液中放電による硬質粉体の分散を利用した砥粒層の形成

３．基礎実験

３．１　堆積可能な条件

　まず，堆積層中への絶縁性粉体の分散の可能性を実験的に調べた．実験には形彫放電加工機（三菱電機製，M35K-C7G70）を用いた．加工液にはメタルワークEDF-K（三菱石油製，現，新日本石油）を用いた．結合剤となる導電性粉体には厚い堆積が可能なWC-Co混合金属粉末を，砥粒に相当する絶縁性粉体には入手が容易で実際に砥粒としても用いられるα-Al₂O₃粉末を用いた．

　圧粉体電極の成形条件をTable 1に，外観をFig. 5に示す．粉末を湿式で混合した後，油圧ハンドプレスでフローティング式成形金型に圧力を加え成形した．この圧粉体を銅丸棒に導電性接着剤で貼り付けた．放電加工条件をTable 2に示す．これまでの研究で明らかになっている厚い堆積が可能な条件を用いた．

Table 1 Compression condition of green compact electrode

Fig. 5 Appearance of green compact electrode

Table 2 Electrical condition

　実験に用いたWC，Co，Al2O3粉末の混合比と堆積結果をTable 3に示す．条件1から3ではWCとCoの質量比を8:2とし，これらと混合するAl₂O₃の全体に対する重量%を10から20の間で変化させた．10[wt%]のときは330[μm]，15[wt%]のときは830[μm]の堆積層が形成できた．しかし，さらにAl₂O₃の比率を増加させ20[wt%]とすると安定した放電を持続することができなかった．これは，極間の絶縁物の濃度が高くなったことと，体積では46[%]となり圧粉体自体の抵抗が増加したことが原因であると考えられる．圧粉体電極の抵抗を減少させるために，条件4，5ではCoの比率を増加させた．これにより放電は安定したが，WCの比率が下がったためと，圧粉体の熱伝導率が増加し消耗量が減ったため，厚い堆積層を得ることができなかった．

Table 3 Result of deposit for various blend ratio

３．２　堆積層の観察

　Al₂O₃の混合比が10[wt%]の電極を用いて形成された断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した結果をFig. 6に示す．Al₂O₃は非常に小さいためこの写真では観察できないが，最大100[μm]程度の気孔が堆積層中に分布することがわかる．

Fig. 6 Section of deposit (Al2O3: 10 [wt%])

　さらに倍率を上げ，エネルギー分散型X線分光装置（EDX）を用いて同じ堆積層の断面を観察した．結果をFig. 7に示す．同図(a)ではWC-Co堆積層中に10[μm]オーダの気孔が多数存在することと，周囲とは異なる白く見える塊が観察された．絶縁性物質は2次電子像では白く見える傾向がある．したがってこれは絶縁性物質であると考えられる．同図（ｂ），(c)では，明るいほど当該元素の濃度が高い．同図(a)で白く見える部分は周囲に比べAl元素およびO元素の濃度が高い．したがって，この絶縁物質はAl₂O₃であると考えられる．X線回折により解析した結果では，Al₂O₃に対応するピークが観察されなかった．Al₂O₃を10[wt%](28[vol%])含む圧粉体電極でも明らかなピークが観察されなかったことから，これは，Al₂O₃の絶対量が表面近くに少ないことが原因であると考えられる．

(a) Secondary electron image	(b) Al-K image	(c) O-K image
Fig. 7 Analysis result of deposit section by EDX (Al2O3: 10 [wt%])

　堆積層断面をEDXで詳細に調べた結果では，Al₂O₃はほぼ均一に堆積層中に分布していた．

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Last modified on 07/26/2003 at 08:46:30 by Katsushi Furutani